Deposition of Au/TiO2 film by pulsed laser

Au nanoparticles, which were photoreduced by a Nd:YAG laser in HAuCl4 solution containing TiO2 colloid and accompanied by the TiO2 particles, were deposited on the substrate surface. The film consisting of Au/TiO2 particles was characterized by the absorption spectra, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis. The adhesion between the film and substrate was evaluated by using adhesive tape test. It was found that the presence of TiO2 dramatically enhanced the adhesion strength between the film and the substrate, as well as the deposition rate of film. The mechanism for the deposition of Au/TiO2 film was also discussed. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Low-temperature hydrothermal growth of oriented [0001] ZnO film

Well-aligned ZnO films have been successfully prepared by using low-temperature hydrothermal approach on (0001) sapphire substrates that were pre-coated with a ZnO nano-layer by dip-coating. The characterizations of scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) indicate that the ZnO films consist of hexagonal rods that grow along the c axis based on the sapphire substrates. It is found that the size of ZnO rods can be adjusted by an aqueous solution with some methenamine. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Preparação e avaliação de hidrogéis nanocompósitos à base de alginato na remoção de Cu (II) e Zn (II) de soluções aquosas

Esta dissertação teve como objetivo, a preparação de hidrogéis à base de alginato contendo argila e material magnético em sua estrutura. Foram analisadas as modificações nas características físico-químicas dos hidrogéis preparados com diferentes reticulantes (CaCl2 e FeCl3) e diferentes concentrações de material magnético (1 e 3 % m/m) e argila (1, 5 e 10 %). Após isso, os hidrogéis foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas. As amostras foram caracterizadas quanto à composição química por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), quanto à morfologia por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (SEM) e quanto às propriedades magnéticas por magnetometria de amostra vibrante (VSM). Através da técnica de difratometria de raios-X (XRD), foi possível verificar a natureza do material magnético e a dispersão da argila nos hidrogéis. A estabilidade térmica das amostras foi analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os resultados mostraram que tanto a argila como o material magnético ficaram bem dispersos nas amostras. De forma geral, foram preparados hidrogéis com morfologia esférica, sendo que os hidrogéis de alginato de cálcio tenderam a apresentar maior resistência térmica do que os hidrogéis de alginato de ferro. Todas as amostras magnéticas apresentaram comportamento superparamagnético, porém as amostras de alginato de ferro mostraram-se quebradiças após o intumescimento em água. O tempo médio de equilíbrio de intumescimento foi de 240 minutos. Os resultados de cinética de adsorção mostraram que os hidrogéis de alginato de cálcio preparados nas condições avaliadas nesta Dissertação foram eficientes na remoção dos íons Cu2+ e Zn2+, sendo que o cobre apresentou maior afinidade pelo hidrogel do que o zinco

Caracterização e utilização do resíduo de palha de milho para obtenção de nanocelulose

Esta Dissertação discorre sobre a pesquisa de caracterização de palha de milho e a sua utilização como matéria prima para a obtenção de nanocelulose. Segundo o IBGE, este resíduo agrícola foi produzido no Brasil, no ano de 2013, em cerca de seis milhões de toneladas. As amostras deste resíduo lignocelulósico utilizadas neste trabalho foram coletadas na forma cotidiana de descarte mais frequentemente encontrada em supermercados e feiras livres. Procedeu-se, então, ao beneficiamento mecânico, beneficiamento químico (mercerização e branqueamento) e hidrólise ácida dessas amostras, o que produziu os seguintes materiais: palha de milho beneficiada mecanicamente, palha de milho beneficiada quimicamente e nanocelulose. Cada um destes materiais foi caracterizado, conforme o tipo, por menos ou mais dos seguintes ensaios: determinação de densidade, determinação de umidade, determinação do teor de cinzas, resistência à tração, determinação do teor de extraíveis, determinação do teor de holocelulose, determinação do teor de hemicelulose, determinação do teor de alfacelulose, determinação do teor de lignina, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia por infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), índice de cristalinidade por difração de raios-x (CrI), medição do tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmico (DLS), morfologia por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e determinação do rendimento dos produtos de hidrólise. Nesta pesquisa também se estudou, empregando a técnica de planejamento de experimento fatorial com ponto central, a influência dos fatores razão fibra/ácido e tempo da reação na obtenção da nanocelulose, conseguida com êxito em todos os experimentos executados com a palha de milho que foi branqueada de forma efetiva neste trabalho

Avaliação da microestrutura, microdureza e resistência à corrosão de juntas soldadas de uma liga de Ni-Cr obtidas através de diferentes processos de soldagem

Este trabalho avaliou o comportamento eletroquímico do metal de base (MB) de uma liga a base de níquel-cromo em relação a juntas soldadas desta liga obtidas pelos processos de brasagem (BRA) e Tungsten Inert Gas (TIG), imersos em saliva artificial com pH 2,5 e 5,5. Foram também realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura e análise química semi-quantitativa por EDS, nos grupos MB, TIG, BRA e no cordão de solda a laser (LAS). O MB apresentou uma matriz rica em níquel e cromo, distribuída em um arranjo dendrítico típico, apresentando inclusões metálicas de silício e titânio, além de porosidades. As soldas TIG e LAS revelaram uma microestrutura mais refinada que o MB, mostrando, entretanto, uma mesma composição química e distribuição de seus elementos. A solda BRA apresentou diferenças marcantes em sua microestrutura, composição química e distribuição de seus elementos em relação ao MB. Os dados de microdureza Vickers (HV), potencial de corrosão (Ecorr) e densidade de corrente de corrosão (jcorr) foram analisados com ANOVA e teste de Tukey (p<0,05). Para determinação da influência do pH quanto a resistência à corrosão dos grupos MB, TIG e BRA, empregou-se o teste t de Student (p<0,05). O MB apresentou menor média de microdureza (256,13 9,39 HV), seguido pelos grupos TIG (271,53 8,07 HV), LAS (303,73 13,93 HV) e BRA (551,99 37,73 HV). Em pH 2,5 as médias do Ecorr (mV) para o MB, TIG e BRA foram, respectivamente, -67,9 8,43, -52,78 16,74, e -284,33 19,04; e em pH 5,5, médias de -54,03 21,15, -62,08 20,16 e -278,8 28,96. Os valores médios de jcorr (A.cm-2) para o MB, TIG e BRA em pH 2,5 foram, respectivamente, 2,49 0,95, 5,584 1,64 e 27,45 4,9; e em pH 5,5, médias de 1,929 0,83, 4,267 1,51 e 54,2 11,96. Os grupos MB e TIG apresentaram boa resistência à corrosão, com maior módulo de impedância em relação ao grupo BRA. As diferenças no pH da saliva artificial não alteraram o comportamento corrosivo dos grupos MB e TIG. Entretanto, observou-se uma redução marcante na jcorr e no módulo de impedância nas soldas obtidas pelo processo de brasagem. O grupo BRA apresentou corrosão galvânica ao ser analisado formando par com o MB, mostrando uma jcorr de 5,3 A.cm-2. Entretanto, o mesmo não foi observado quando o MB foi associado à solda TIG, onde a jcorr foi cerca de 150 vezes menor. O grupo BRA, além de apresentar um comportamento eletroquímico muito diferente do MB, revelou diferenças marcantes quanto a composição química, aspecto microestrutural e microdureza. As juntas TIG e LAS mostraram semelhanças químicas e microestruturais em relação ao MB, sendo que na solda TIG esta semelhança foi ainda mais evidente. Além disto, a solda TIG apresentou um comportamento eletroquímico muito semelhante ao MB e, portanto, parecendo ser mais recomendável para soldar ligas odontológicas de níquel-cromo em relação aos demais processos de soldagem aqui avaliados.

Caracterização microestrutural e análise de tensões residuais pelo método do furo cego em tubo de seção quadrada com costura.

Tensões residuais são uma das principais causas de falhas em componentes mecânicos submetidos a processos de fabricação. O objetivo do trabalho foi medir as tensões residuais presentes em um tubo quadrado soldado por resistência elétrica de alta frequência e caracterizar microestruturalmente o seu material. Para a caracterização, foram utilizadas técnicas de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise química quantitativa. Para a medição das tensões residuais, foi utilizado o método do furo cego, baseado na norma ASTM E837-08, onde rosetas (strain-gages) são coladas à peça para medir as deformações geradas devido à usinagem de um pequeno furo no local de medição. As deformações foram associadas às tensões residuais através de equações baseadas na Lei de Hooke. A caracterização revelou uma microestrutura composta basicamente de ferrita e perlita, típica de aços com baixo teor de carbono, corroborando com a especificação fornecida pelo fabricante. As tensões residuais encontradas foram trativas e mostraram-se elevadas, com alguns valores acima do limite de escoamento do material.

Avaliação de complexos de inclusão na inibição do aço carbono em meio ácido

A indústria de petróleo e gás apresenta sérios problemas relacionados à corrosão. Nas petroquímicas e nas instalações de refino de petróleo, as falhas em materiais estão relacionadas com a corrosão, além disso, os processos de corrosão de metais são problemas no mundo, causando ônus em processos industriais e gerando situações de risco como a corrosão de pilares metálicos em pontes ou em fuselagens de aviões. Dentre os meios corrosivos, um muito comum é o meio ácido, que será o meio estudado neste trabalho. Com todos os problemas citados, se faz necessário o estudo de inibidores de corrosão com alta eficiência, estabilidade e que, preferencialmente, não agridam o meio ambiente. Alguns inibidores de corrosão apresentam solubilidade limitada em água, sendo necessária a utilização de alguns solventes não tão amigáveis ao meio ambiente. Então, propôs-se formar um complexo de inclusão para tornar possível a solubilização de inibidores convencionais em solução aquosa, como algumas tioureias, que apresentam solubilidade limitada em água. Essa completa solubilização do inibidor de corrosão orgânico em meio aquoso é possível com a utilização de um aditivo (hospedeiro) capaz de encapsular tais moléculas (convidados) via interações não covalentes, de modo a alcançar o máximo desempenho de inibição. Para a formação do complexo de inclusão foi usado como molécula hospedeira, a α e a β hidroxipropilciclodextrina e como molécula convidada a dibenziltioureia. A intenção foi testar a melhora da ação inibidora da corrosão do aço carbono em meio de HCl 1mol.L-1 com ensaios de perda de massa, de impedância, polarização e microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de evidenciar a formação destes complexos de inclusão através da espectroscopia de absorção vibracional no infravermelho, espectroscopia de RMN de 1H, espectroscopia de absorção no Ultra-violeta e análise térmica diferencial (DTA)

Smooth thin film C/diamond membranes with controllable optical band gaps

Mixed phase carbon-diamond films which consist of small grain diamond in an a:C matrix were deposited on polished Si using a radio frequency CH4 Ar plasma CVD deposition process. Ellipsometry, surface profilometry, scanning electron microscopy (SEM) and spectrophotometry were used to analyse these films. Film thicknesses were typically 50-100 nm with a surface roughness of ± 30 A ̊ over centimetre length scans. SEM analysis showed the films were smooth and pinhole free. The Si substrate was etched using backside masking and a directional etch to give taut carbon-diamond membranes on a Si grid. Spectrophotometry was used to analyse the optical properties of these membranes. Band gap control was achieved by varying the dc bias of the deposition process. Band gaps of 1.2 eV to 4.0 eV were achieved in these membranes. A technique for controlling the compressive stress in the films, which can range from 0.02 to 7.5 GPa has been employed. This has allowed the fabrication of thin, low stress, high band gap membranes that are extremely tough and chemically inert. Such carbon-diamond membranes seem promising for applications as windows in analytical instruments. © 1992.

On the percussion drilling of SI using a 20W MOPA based YB fiber laser

A study on the nanosecond fiber laser interaction with silicon was performed experimentally for the generation of percussion drilled holes. Single pulse ablation experiments were carried out on mono crystalline 650μm thick Si wafers. Changes of the mass removal mechanism were investigated by varying laser fluence up to 68 J/cm2 and pulse duration from 50 ns to 200 ns. Hole width and depth were measured and surface morphology were studied using scanning electron microscopy (SEM) and optical interferometric profilometry (Veeco NT3300). High speed photography was also used to examine laser generated plasma expansion rates. The material removal rate was found to be influenced by the pulse energy, full pulse duration and pulse peak power. Single pulse ablation depth of 4.42 μm was achieved using a 200 ns pulse of 13.3 J/cm 2, giving a maximum machining efficiency of 31.86 μm per mJ. Holes drilled with an increased fluence but fixed pulse length were deeper, exhibited low recast, but were less efficient than those produced at a lower fluence. The increased peak power in this case led to high levels of plasma and vapour production. The expansion of which, results in a strong driving recoil force, an increase in the rate and volume of melt ejection, and cleaner hole formation. The experimental findings show that for efficient drilling at a given energy, a longer, lower peak power pulse is more desirable than a high peak power short pulse.

Synthesis of 10 nm Ag nanoparticle polymer composite pastes for low temperature production of high conductivity films

The conversion of silver nanoparticle (NP) paste films into highly conductive films at low sintering temperature is an important requirement for the developing areas of additive fabrication and printed electronics. Ag NPs with a diameter of ∼10 nm were prepared via an improved chemical process to produce viscous paste with a high wt%. The paste consisted of as-prepared Ag NP and an organic vehicle of ethylcellulose that was deposited on glass and Si substrates using a contact lithographic technique. The morphology and conductivity of the imprinted paste film were measured as a function of sintering temperature, sintering time and the percentage ratio of Ag NP and ethylcellulose. The morphology and conductivity were examined using scanning electron microscopy (SEM) and a two-point probe electrical conductivity measurement. The results show that the imprinted films were efficiently converted into conducting states when exposed to sintering temperature in the range of 200-240 °C, this temperature is lower than the previously reported values for Ag paste. © 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Biomimetic calcium carbonate-gelatin composites as a model system for eggshell mineralization

The composite nature of mineralized natural materials is achieved through both the microstructural inclusion of an organic component and an overall microstructure that is controlled by templating onto organic macromolecules. A modification of an existing laboratory technique is developed for the codeposition of a CaCO3-gelatin composite with a controllable organic content. First, calibration curves are developed to determine the organic content of a CaCO3-gelatin composite from infrared spectra. Second, a CaCO3-gelatin composite is deposited on either glass coverslips or demineralized eggshell membranes using an automated alternating soaking process. Electron microscopy images and use of the infrared spectra calibration curves show that by altering the amount of gelatin in the ionic growth solutions, the final organic component of the mineral can be regulated over the range of 1-10%, similar to that of natural eggshell. © 2012 Materials Research Societ.

Understanding the kink formation in GaAs/InAs heterostructural nanowires

The kinks formation in heterostructural nanowires was observed to be dominant when InAs nanowires were grown on GaAs nanowires. Nanowires were grown through vapor-liquid-solid (VLS) mechanism in an MOCVD (metalorganic chemical vapor deposition) reactor. GaAs nanowires were grown in [1 1 1 ]B direction on a GaAs (1 1 1 )B substrate. When InAs nanowires grown on the GaAs nanowires, most of the InAs nanowires changed their growth directions from [1 1 1 ]B to other 〈111〉B directions. The kinks formation is ascribed to the large compressive misfit strain at the GaAs/InAs interface (7.2% lattice mismatch between GaAs and InAs) and the high mobility of indium species during MOCVD growth. The in-depth analysis of the kinks formation was done by growing InAs for short times on the GaAs nanowires and characterizing the samples. The hindrance to compressively strain InAs to form coherent layers with GaAs pushed the InAs/Au interfaces to the sides of the GaAs nanowires growth ends. New InAs/Au interfaces have generated at the sides of GaAs nanowires, due to lateral growth of InAs on GaAs nanowires. These new interfaces led the InAs nanowires growth in other 〈111〉B directions. The morphological and structural features of these heterostructural kinked nanowires were characterized using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) techniques. © 2006 IEEE.

The effect of low temperature AlN interlayers on the growth of GaN epilayer on Si (111) by MOCVD

Low temperature (LT) AlN interlayers were used to effectively reduce the tension stress and micro-cracks on the surface of the GaN epilayer grown on Si (111) substrate. Optical Microscopy (OM), Atomic Force Microscopy (AFM), Surface Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD) were employed to characterize these samples grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD). In addition, wet etching method was used to evaluate the defect of the GaN epilayer. The results demonstrate that the morphology and crystalline properties of the GaN epilayer strongly depend on the thickness, interlayer number and growth temperature of the LT AlN interlayer. With the optimized LT AlN interlayer structures, high quality GaN epilayers with a low crack density can be obtained. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Doped polycrystalline 3C-SiC films deposited by LPCVD for radio-frequency MEMS applications

Polycrystalline 3C-SiC films are deposited on SiO2 coated Si substrates by low pressure chemical vapour deposition (LPCVD) with C3H8 and SiH4 as precursors. Controlled nitrogen doping is performed by adding NH3 during SiC growth to obtain the low resistivity 3C-SiC films. X-ray diffraction (XRD) patterns indicate that the deposited films are highly textured (111) orientation. The surface morphology and roughness are determined by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The surface features are spherulitic texture with average grain size of 100 nm, and the rms roughness is 20nm (AFM 5 x 5 mu m images). Polycrystalline 3C-SiC films with highly orientational texture and good surface morphology deposited on SiO2 coated Si substrates could be used to fabricate rf microelectromechanical systems (MEMS) devices such as SiC based filters.

Influence of dislocations on photoluminescence of InGaN/GaN multiple quantum wells

The influence of dislocations on photoluminescence (PL) of InGaN/GaN multiple quantum wells (MQWs) is investigated by triple-axis x-ray diffraction (TAXRD), transmission electron microscopy (TEM), and PL spectra. The omega scan of every satellite peak by TAXRD is adopted to evaluate the mean screw and edge dislocation densities in MQWs. The results show that dislocations can lead to a reduction of the PL-integrated intensity of InGaN/GaN MQWs under certain conditions, with edge dislocations playing a decisive role. Additionally, the dislocations can broaden the PL peak, but the effect becomes evident only under the condition when the interface roughness is relatively low. (C) 2005 American Institute of Physics.